低密度水泥固井時井內(nèi)聲場的數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文對低密度水泥和常規(guī)密度水泥固井聲波測井理論進行系統(tǒng)的研究，分析井孔聲場理論及數(shù)值模擬。 第一部分研究居中聲源和偏心聲源在徑向雙層介質(zhì)井孔中激發(fā)的聲場。從波動理論出發(fā)，推導(dǎo)出井孔中聲場勢函數(shù)的表達式，應(yīng)用實軸積分法和快速傅立葉(FFT)技術(shù)計算分析了多極子源激發(fā)的彈性波，在此基礎(chǔ)上，利用多極子源展開方法，對偏心聲源激發(fā)的井孔聲場進行了研究，對比了偏心單極子源和居中單極子源的聲場差異。數(shù)值研究結(jié)果表明：多極子源激發(fā)的非對稱模式波

2、的截止頻率隨極子數(shù)的增多變化幅度較大，高階多極子源在低頻情況下不易激發(fā)非對稱模式波，橫波信息顯示微弱，全波列幅度很小，只有當(dāng)聲源主頻達到高階多極子源的截止頻率附近時，才會激發(fā)較強的橫波首波；對于偏心點聲源，若聲源主頻較低(如2kHz)，它激發(fā)的橫波幅度很小，且全波列與居中點聲源激發(fā)的波列差別不大，當(dāng)中心頻率增大時，其全波列波群逐漸變復(fù)雜，幅度也隨之增大，橫波作為首波傳播明顯，這一點與居中點聲源激發(fā)的波形不一致。 第二部分致力于套

3、管井中居中聲源的聲場問題的研究。在已知介質(zhì)參數(shù)和井眼參數(shù)的條件下，模擬計算出聲波全波列，分析研究井眼中的聲場分布規(guī)律。對點聲源居中的情況(聲源位于井軸上)，套管井井內(nèi)的聲場表示是軸向幾何可分離的，我們可從波動方程出發(fā)，采用常規(guī)的分離變量法求解井內(nèi)聲場的解析表達式，然后利用實軸積分法模擬計算井內(nèi)聲場的時域波形或波數(shù)域的二維譜。數(shù)值計算結(jié)果表明：一、二界面膠結(jié)良好且源距較小時，第二界面邊界條件的變化對井內(nèi)聲場的影響相對較小，隨著水泥環(huán)厚度的